專利名稱：Ⅲ族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法、Ⅲ族氮化物化合物半導體發(fā)光元件和燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及適用于發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)、電子器件等
的in族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，特別是涉及可使結晶性 良好的m族氮化物化合物半導體結晶在基板上進行外延生長的m族氮化物 化合物半導體發(fā)光元件的制造方法、m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件以 及燈。
本申請基于在2006年8月18日在日本申請的特愿2006-223260號和 特愿2006-223261號以及在2006年10月26日在日本申請的特愿 2006-291082號要求優(yōu)先權，將其內容援引于本申請中。
背景技術：
in族(第三主族)氮化物半導體發(fā)光元件，具有相當于由可見光到紫 外光區(qū)的范圍的能量的直接遷移型的帶隙，發(fā)光效率優(yōu)異，因此可作為
LED和LD等的發(fā)光元件使用。
另外，用于電子器件時，m族氮化物半導體發(fā)光元件與使用以往的m
-v族化合物半導體時相比，可得到具有優(yōu)異特性的電子器件。
這樣的m族氮化物化合物半導體，通常以三曱基鎵、三乙基鎵及氨作
為原料，采用MOCVD法來制造。MOCVD法是使載氣中含有原料的蒸氣 而輸送到基板表面，通過與被力n熱的基板的反應而進行分解，從而使結晶 生長的方法。
以往，作為m-v族化合物半導體的單晶晶片，在不同材料的單晶晶 片上使結晶生長而得到的方法是通常的。象這樣，在不同種類基板和在其上進行外延生長的III族氮化物半導體結晶之間，存在較大的晶格不整合(失
配)。例如，在藍寶石(A1203)基板上使氮化鎵(GaN)生長時，兩者之 間存在16%的晶格不整合，在SiC基板上使氮化鎵生長時，在兩者之間存 6%的晶格不整合。
通常，上述那樣大的晶格不整合存在時，難以在基板上使結晶直接進 行外延生長，另夕卜，存在即使生長時也不能得到結晶性良好的結晶的問題。
因此曾提出以下方案，即，利用金屬有機化學氣相沉積法(MOCVD)， 在藍寶石單晶基板或SiC單晶基板上使III族氮化物半導體結晶進行外延生 長時，在14l上首先層疊由氮化鋁(A1N)或AlGaN形成的稱為低溫緩沖
層的層，再在其上在高溫下使m族氮化物半導體結晶進行外延生長的方法，
通常該方案被進行(例如專利文獻l、 2)。
另一方面，也研究了通過濺射來制造III族氮化物化合物半導體結晶， 例如曾提出以下方案，即，通過使用氮氣的高頻磁控'減射，在Si的(100) 面及入1203的(0001 )面上形成GaN膜的方法(例如非專利文獻l)。在 非專利文獻l所記載的方法中，作為成膜的條件，使總氣體壓力為2mToir、 輸入電功率為100W，使基板溫度在RT 卯0。C進行變化，另外，作為賊 射裝置，使用使靶和基板對向的裝置。
另外，曾提出以下方案，即，使用使陰極和靶相對，并在基板與靼之 間加有篩網的裝置形成GaN膜的方法(例如非專利文獻2)。在非專利文 獻2所記栽的方法中，作為成膜條件，在氮氣中，使壓力為0.67Pa,使基 板溫度為84 600。C，輸入電功率為150W，基板和靶之間的距離為80mm。
另外，曾提出以下方案，通過使耙彼此相對的稱為面對陰極的方式， 在基^1上形成A1N膜的方法(例如非專利文獻3)。
另夕卜，曾提出了使用DC磁控濺射法，在J41上形成A1N膜的方法(例 如非專利文獻4)。在專利文獻4所記載的方法中，使基板和靼對向，在 Ar和N2的混合氣體氣氛中進行濺射，作為成膜條件，使壓力在0.2 ~ 0.8Pa 的范圍、基板與靶的距離在60 ~ 180mm之間進行變化。
另外，曾提出以下方案，該方案涉及通過MOCVD以外的方法形成A1N等層作為緩沖層，再采用MOCVD法形成在緩沖層上所成膜的層的方 法，例如在通過高頻濺射成膜的緩沖層上，采用MOCVD法生長相同的組 成的結晶的方法(例如，專利文獻3)。但是，在專利文獻3所記載的方 法中，存在不能穩(wěn)定地得到良好的結晶的問題(參照專利文獻4、 5)。
因此，為了穩(wěn)定地得到良好的結晶，曾提出以下方案，例如，在緩沖 層生長后在包含氨和氫的混合氣體中進行退火的方法(例如，專利文獻4 ); 和在400。C以上的溫度下通過DC濺射形成緩沖層的方法(例如，專利文 獻5)。
另外，在專利文獻4和5所記載的方法中，作為基板材料，可使用藍 寶石、硅、碳化硅、氧化鋅、磷化鎵、砷化鎵、氧化鎂、氧化錳、III族氮 化物系化合物半導體單晶等，其中優(yōu)選藍寶石的a面基板。
專利文獻1:日本專利第3026087號公報
專利文獻2:日本特開平4-297023號公報
專利文獻3:日本特公平5-86646號公報
專利文獻4:曰本專利第3440873號公報
專利文獻5:日本專利第3700492號公報
非專利文獻l:牛玖由紀子(Y.USHIKU)等，"21世紀聯(lián)合研討會 論文集"，Vol.2nd， p295 (2003)
非專利文獻2:亍一一 .年夕7(T.Kikuma)等，"真空(Vacuum )，，， Vol.66 ， P233 (2002)
非專利文獻3:年夕才'卜《于力、(Kikuo Tominaga)等，"日本應 用物理雜志(Japanese Journal of Applied Physics ) " ， Vol.28， p7 (1989 )
非專利文獻4:工厶. 一、>八，(M.Ishihara)等，"薄固體膜(Thin Solid Films) ，， ， Vol.316, pl52 ( 1998)

發(fā)明內容
但是，本申請人等進行深入實驗、研究的結果發(fā)現(xiàn)，即使按照專利文 獻4及專利文獻5中記載的條件進行成膜時，也不能穩(wěn)定地以良好的結晶
10得到作為III族元素含有Ga的III族氮化物化合物半導體。即，在專利文獻4、 5所記載的方法中，在采用濺射法成膜的緩沖層上采用MOCVD法形成 GaN層。采用濺射法形成緩沖層時，成膜速度快，但4艮據成膜條件，有時 成為結晶性差的緩沖層。當在這樣的結晶性低的緩沖層上，采用MOCVD 法使GaN層生長時，擔心GaN層的結晶性大幅降低。
另外，使用非專利文獻l、 2記載的條件，釆用濺射法形成GaN層時， 也存在難以在緩沖層上形成結晶性良好的GaN層的問題。
本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于提供可穩(wěn)定且以短時間
形成均勻性良好的由m族氮化物化合物半導體形成的結晶膜，生產率優(yōu)異 的同時，具有優(yōu)異的發(fā)光特性的ni族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造 方法、in族氮化物化合物半導體發(fā)光元件以及燈。
發(fā)明涉及以下方案。 —種III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，是包括采用 濺射法在基々反上形成由含有作為III族元素的Ga的III族氮化物化合物半導
體構成的半導體層的工序的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方 法，其特征在于，在形成所述半導體層時，施加于濺射耙的功率通過高頻
方式或脈沖DC方式施加。
3
一種III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，是包括采用
濺射法在基板上形成由含有作為m族元素的Ga的m族氮化物化合物半導
法，其特征在于，在形成所述半導體層時，預先使在濺射中使用的室內的
真空度為1.0 x l(T3Pa以下之后，向所述室內供給原料。
ii[4
一種m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，是包括采用 濺射法在基板上形成由含有作為in族元素的Ga的m族氮化物化合物半導 體構成的半導體層的工序的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方 法，其特征在于，使所述基板和濺射靶的位置關系為面對式。 —種m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，是包括采用 濺射法在基板上形成由含有作為m族元素的Ga的m族氮化物化合物半導 體構成的半導體層的工序的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方 法，其特征在于，在形成所述半導體層時，相對于濺射靶使磁場旋轉或使 磁場搖動(擺動)。根據6]所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特 征在于，作為所述氮化物原料使用氮。根據[8所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特 征在于，采用濺射法形成所述緩沖層。
法，其特征在于，由含有作為m族元素的Ai的m族氮化物化合物形成所述 緩沖層。 ~ [iii的任一項所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件 的制造方法，其特征在于，以覆蓋所述基板的表面的至少卯％以上的方式 形成所述緩沖層。
13j根據8~ [12I的任一項所述的ffl族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，構成所述緩沖層的柱狀結晶的寬度為0.1 ~ IOO腿的范圍。根據[8~ [13]的任一項所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件 的制造方法，其特征在于，所述緩沖層的膜厚為10 500nm的范圍。根據[8~ [14I的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件 的制造方法，其特征在于，在由A1N形成所述緩沖層的同時，由GaN形
成由m族氮化物化合物形成的所述半導體層。 ~ [15的任一項所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件
的制造方法，其特征在于，所述基板使用藍寶石。所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方 法，其特征在于，通過使氮化物原料在反應器內流通的反應性'減射法形成 所述半導體層。所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其 特征在于，作為所述氮化物原料使用了氮。
13[23根據[191 ~ [22的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件 的制造方法，其特征在于，在所述基板和所述半導體層之間形成包含柱狀 結晶的緩沖層。根據[25所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其 特征在于，由A1N形成所述緩沖層。根據[23~ [26的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件 的制造方法，其特征在于，以覆蓋所述基板的表面的至少卯％以上的方式 形成所述緩沖層。 ~ [27]的任一項所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件 的制造方法，其特征在于，構成所述緩沖層的柱狀結晶的寬度為0.1 ~ lOOnm的范圍。的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件 的制造方法，其特征在于，所述緩沖層的膜厚為10 500nm的范圍。 ~ [29]的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件 的制造方法，其特征在于，在由A1N形成所述緩沖層的同時，由GaN形 成由III族氮化物化合物形成的所述半導體層。根據[19] ~ [30I的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件 的制造方法，其特征在于，所述基板使用藍寶石。
本發(fā)明的發(fā)光元件的制造方法，如上述那樣，是至少使用濺射法在基 板11上形成構成半導體層20的層的方法，在本實施方式中采用采用'減 射法形成構成半導體層20之中的n型半導體層14的基底層14a及n型接觸層14b的方法。
為了使用濺射法在基板上形成結晶性優(yōu)異的m族氮化物化合物半導體
層，必須生成能量更高的反應物質，使J4反上的遷移(migration)活躍， 因此在本實施方式中為以下詳述的方法。
作為在本實施方式的制造方法中使用的濺射法，優(yōu)選通過使用RF(高 頻)'減射法或DC濺射法，對濺射耙施加功率。
另外，通常在使用后述的反應性濺射法時，從能容易地控制成膜速度 的觀點出發(fā)，更優(yōu)選使用RF濺射法。
另外，在DC濺射法中，在使用反應性濺射法時，若為以DC連續(xù)地 施加電場的狀態(tài)，則濺射靶充電，難以提高成膜速度，因此優(yōu)選為脈沖性 地賦予偏壓的脈沖式DC濺射法。
另外，在釆用濺射法形成半導體層時，通過使氮化物原料在反應器內 流通的反應性濺射法進行成膜的方法，通過控制反應可良好地保持結晶性， 可穩(wěn)定地再現(xiàn)其良好的結晶性，因而更優(yōu)選。
另外，在本實施方式中，采用濺射法形成半導體層時，優(yōu)選相對于金 屬靼47使磁場旋轉或使磁場搖動。
特別是在使用RF濺射時，作為回避充電的方法，優(yōu)選一邊將磁鐵的 位置在靶(濺射靶)內移動一邊進行成膜。
具體的磁鐵的運動方法，可根據濺射裝置的種類進行適當選擇，例如， 可使磁鐵搖動或者旋轉運動。
在圖7例示的濺射裝置40中，在金屬靼('減射耙)47的下方(圖7 的下方)配置有磁鐵42，該磁鐵42通過省略圖示的驅動裝置，在金屬革巴 47的下方，沿著靶臺43搖動。向室41中供給氮氣及氬氣，在安裝于加熱 器44的基板11上，采用濺射法形成半導體層。
另外，在圖8例示的濺射裝置50中，在金屬靶47的下方(圖8的下 方)，配置橢圓形的磁鐵52,該磁鐵52,以收容了金屬耙47的圓形的草巴 臺53的中心軸53a為旋轉軸，在金屬靶47的下方進行旋轉(圖8的箭頭 R方向)。
17磁鐵52產生的磁場將等離子體圏住的狀 態(tài)下在金屬靶47的下方旋轉，因此等離子體成為環(huán)繞金屬靶47表面的形 狀，可以無遺漏地使用金屬靶47。另外，可防止金屬靼47表面被反應產 物覆蓋，因此具有從金屬箔47向基板11從各個方向飛散賊射粒子，高效 地附著于基板ll的效果。在本實施方式中，作為使用濺射法的成膜中的重要的參數(shù)，可舉出爐 內的壓力、氮分壓、成膜速度、基板溫度和偏壓等。在本實施方式的制造方法中，在形成半導體層20時，優(yōu)選預先使賊射 裝置40的室41內的真空度為1.0xl(^Pa以下之后，向室41內供給原料 進行成膜。通過^f吏上述濺射裝置40的室41內的真空度為上述范圍，室41內變成 低壓，成為降低了室41內的雜質的狀態(tài)。在該狀態(tài)下向室41內供給原料， 進行半導體層20的成膜，由此不會混入雜質，可得到結晶性良好的半導體 層20。另外，采用濺射法形成半導體層20時的室41內的壓力優(yōu)選為0.3Pa 以上。室41內的壓力小于0,3Pa時，氮的存在量變得過小，擔心被賊射的 金屬以沒有成為氮化物的狀態(tài)附著于基板ll上。另外，室41內的壓力上 限沒有特別限定，但需要抑制成可產生等離子體的程度的壓力。另外，氮流量相對于氮(N2)和Ar的流量的比，優(yōu)選N2為20。/。 98 %的范圍。當為低于該范圍的流量比時，濺射金屬以金屬態(tài)附著于基板上。 另外，當為高于上述范圍的流量比時，由于Ar的量過少，因此濺射速度 低下。氮流量相對于氮(N2)和Ar的流量的比，特別優(yōu)選為25% ~90%的 范圍。在本實施方式的制造方法中，如上述那樣，使濺射裝置的室內的氣體 中的氮濃度高，進而，以上述流量比混合作為重量大的氣體的Ar。室內的 氣體僅是氮時，由于敲擊金屬靶47的力弱，因此限制了成膜速度，在本實 施方式中，通過以上述流量比與重量大的Ar混合，在可提高成膜速度的同時，使基板ll上的遷移活躍。作為在本實施方式中使用的氮原料，可以沒有任何限制地使用通常已知的氮化合物，但氨、氮(N2)由于操作簡單并可比較便宜地得到，因而 優(yōu)選。氨的分解效率良好，能以高的生長速度進行成膜，但由于反應性、毒 性高，因此需要除害設備和氣體檢測器，另外，必須使反應裝置中使用的 構件的材料為化學穩(wěn)定性高的材料。另外，在使用氮(N2)作為原料時，作為裝置可使用簡便的裝置，但 不能得到高的反應速度。但是，如果為通過電場、熱等分解氮后導入到裝 置中的方法，則可得到雖然比氨低但是在工業(yè)生產上可利用的程度的成膜 速度，因此考慮到與裝置成本兼顧，是最適合的氮源。使用濺射法的成膜時的成膜速度，優(yōu)選為0.01nm/秒 10nm/秒的范 圍。成膜速度小于O.Olnm/秒時，成膜工藝為長時間，在工業(yè)生產上浪費 大。成膜速度大于10nm/秒時，難以得到良好的膜。在本實施方式的制造方法中，至少使用濺射法形成構成半導體層20 之中的n型半導體層14的基底層14a及n型接觸層14b,因此可提高成膜 速度，并可縮短成膜(制造)時間。通過縮短制造時間，可抑制雜質進入 濺射裝置內的室內至最小限度。基板11優(yōu)選進行濕式的前處理。例如，對于由硅制成的基板ll，進 行人們熟知的RCA洗滌方法等，使表面為氫終端，由此成膜工藝穩(wěn)定。另外，基板ll在導入反應器中后、形成緩沖層12之前，可使用賊射 法等的方法進行前處理。具體地說，可通過將基板ll暴露于Ar、 N2的等 離子體中來整理表面。例如，通過使Ar氣、N2氣等的等離子體作用于基 板11表面，可除去附著于基板ll表面的有機物和氧化物。該情況下，如 果在基板ll與室之間施加電壓，則等離子體粒子高效地作用于基板ll。本發(fā)明人等進行深入實驗、研究的結果，成膜時的基板ll的溫度，優(yōu) 選為室溫 120(TC的范圍，更優(yōu)選為300°C 100(TC的范圍，最優(yōu)選為500 °C 800。C的范圍?；錶l的溫度小于上述下限時，抑制了基板ll上的遷移，且不能使結晶性良好的m族氮化物化合物半導體結晶成膜?；錳i的溫度超過上述 上限時，擔心m族氮化物化合物半導體結晶分解。另外，在本發(fā)明中說明的室溫，為也影響到工序的環(huán)境等的溫度，但作為具體的溫度，為0 30。C的范圍。在本實施方式的制造方法中，使采用濺射法成膜時的基板ii的溫度為 上述范圍，使基板溫度提高，由此可使到達基板ii的反應物質(從金屬靶47取出的金屬)在結晶表面的運動活化。使用濺射法形成混晶時，有將成為革巴的金屬預先作為金屬材料的混合 物(可以未必形成合金)來準備的方法，還可以為準備由不同的材料構成 的兩個輩巴，并同時地進行濺射的方法。例如，在形成一定組成的膜時，可以使用混合材料的靼，在形成組成 不同的幾種膜時，可將多個靶設置于室內。在本實施方式的制造方法中，在將基板11和金屬靶(濺射革巴)47對 向地配置的同時，基板ll與金屬革巴47的間隔優(yōu)選為20~100mm的范圍， 更伊C選為30 ~ 50mm的范圍。通過使基板11與金屬靶47的間隔在上述范圍，可對基板11供給更高 的能量的反應物質，基板上的遷移變得活躍，可形成結晶性優(yōu)異的III族氮 化物化合物半導體層。在本實施方式的制造方法中，優(yōu)選使基板11和金屬靶47的位置關系 為面對式。如上述那樣，在賊射裝置40的室41內，通過成為將基板11配置于等 離子體中的構成，更高的能量被供給基板11,因此基板ll上的遷移變得 活躍，位錯的環(huán)化容易進行。由此，可形成結晶性優(yōu)異的III族氮化物化合物半導體層。 在本實施方式的制造方法中，通過在上述條件下，至少使用、減射法形 成構成半導體層20之中的n型半導體層14的基底層14a及n型接觸層14b, 可生成高偏壓或功率大的反應物質，另外，可將該反應物質以高的運動能量向基板ll供給，因此在基板ll上產生遷移，容易使位錯環(huán)化。由此，構成半導體層20的n型半導體層14的基底層14a，不原樣地繼承作為在 基板11上成膜的柱狀結晶的集合體的緩沖層12的結晶性。因此，可形成 成膜效率高、生產率優(yōu)異，并且結晶性優(yōu)異的III族氮化物化合物半導體。 [發(fā)光元件的疊層結構l以下對于如上所述通過在基板11上至少使用濺射法形成半導體層20 的本實施方式制造方法得到的發(fā)光元件1的構成進行詳述。 〈基板〉在本實施方式中，作為可用于基板ii的材料，只要是可使m族氮化物化合物半導體結晶在表面進行外延生長的基板材料，就沒有特別限定，可選擇各種材料來^f吏用。例如，可舉出藍寶石、SiC、硅、氧化鋅、氧化鎂、氧化錳、氧化鋯、氧化錳鋅鐵、氧化鎂鋁、硼化鋯、氧化鎵、氧化銦、氧 化鋰鎵、氧化鋰鋁、氧化釹鎵、氧化鑭鍶鋁鉭、氧化鍶鈦、氧化鈥、鉿、 鴒、鉬等。另外，不使用氨而形成緩沖層，并且釆用使用氨的方法形成構成后述的n型半導體層的基底層，而且，使用在上述基板材料中已知通過在高溫 下接觸氨而引起化學改性的氧化物基板、金屬基板等的場合，本實施方式 的緩沖層作為涂層發(fā)揮作用，因此在防止基板的化學改質方面是有效的。另外，通常濺射法可抑制基板的溫度使其較低，因此即使使用由具有 在高溫下分解的性質的材料制成的基板的場合，也不會對基板11造成損 傷，并可在基板上進行各層的成膜。 〈緩沖層〉本實施方式的疊層半導體io，采用濺射法在基板ii上形成有由m族 氮化物化合物形成的緩沖層12。通過濺射法，例如，通過金屬原料和包含V族元素的氣體由等離子體活化、進行反應，可形成緩沖層12。對于本實施方式的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件i的疊層半導體 io而言，在J4！ ii上使m族氮化物化合物半導體結晶進行外延生長時， 可通過將m族金屬原料和包含氮元素的氣體利用等離子體進行活化的'減射21法來形成由柱狀結晶的集合體構成的緩沖層12，并在其上采用濺射法形成 構成n型半導體層14的基底層14a及n型接觸層14b。
ni族氮化物化合物半導體的結晶，具有六方晶系的結晶結構，容易形
成以六棱柱為基本的集合組織。特別是通過使用等離子體化了的金屬材料 的成膜方法形成的膜，容易成為柱狀結晶。在此，本發(fā)明中說明的柱狀結 晶，是指在與相鄰的晶粒之間形成晶界而隔開，自身作為縱截面形狀為柱 狀的結晶。
圖5是后述的實施例1中的III族氮化物化合物半導體疊層結構體的截 面的透射型電子顯微鏡(TEM)照片，圖6是將圖5模式化的圖。緩沖層 12由圖6中以實線表示的邊界分隔，在邊界與邊界之間的各個結晶塊呈六 角形的柱的形狀。在本發(fā)明中，將這樣的結晶形態(tài)稱為柱狀結晶的集合體。 另外，如由圖5和圖6所判明的那樣，這樣的結晶形態(tài)也可叫做由邊界分 隔的層，但在本發(fā)明中，也包含這樣的層在內，作為柱狀結晶的集合體進 行說明。
在包含這樣的柱狀結晶的緩沖層12成膜于基板11上的情況下，在其
上成膜的由m族氮化物化合物半導體形成的半導體層，成為具有良好結晶
性的結晶膜。
緩沖層12必須覆蓋基板11的表面lla的至少60 %以上、優(yōu)選覆蓋80 %以上，優(yōu)選以覆蓋90%以上的方式形成。
另外，緩沖層12最優(yōu)選以覆蓋表面lla的100%的方式，即以沒有間 隙地覆蓋基板11的表面lla上的方式形成。
緩沖層12覆蓋基板11的表面lla的區(qū)域變小時，成為表面11較大地 露出的狀態(tài)，在緩沖層12上成膜的基底層14a和在基板11上直接成膜的 基底層14a其晶格常數(shù)不同，因此沒有成為均勻的結晶，產生小丘或坑。
另外，緩沖層12覆蓋基板11的表面lla的比例，可通過如圖5所示 的截面TEM照片進行測定。特別是緩沖層12和基底層14a的材料不同時， 通過使用EDS等與基板11的表面平行地掃描基板11與該基板11上的層 的界面，可估算沒有形成緩沖層12的區(qū)域的比例。另外，在本實施方式中，如上述那樣，根據截面TEM照片測定基板 ll露出的面積，但準備僅形成了緩沖層12的試樣，通過AFM等方法也能 夠測定基板11露出的面積。
另外，在基板11上形成緩沖層12時，如圖l表示的例那樣，可以以 僅覆蓋基板11的表面lla的方式形成，也可以以覆蓋基板11的表面lla 及側面的方式形成。另外，也可以以覆蓋基板ll的表面lla、側面及背面 的方式形成。
從緩沖功能方面考慮，優(yōu)選緩沖層12由柱狀結晶的集合體構成。
in族氮化物化合物半導體的結晶，具有六方晶系的結晶結構，容易形
成以六棱柱為基本的集合組織。特別是，通過使用等離子體化了的金屬材 料的成膜方法形成的膜，容易成為柱狀結晶。
在基板11上形成這樣的包含柱狀結晶的緩沖層12時，緩沖層12的緩
沖功能有效發(fā)揮作用，因此在其上成膜的m族氮化物化合物半導體成為具 有良好的結晶性的結晶膜。
另外，從緩沖功能的方面出發(fā)，緩沖層12中，上述柱狀結晶的各個晶 粒的寬度的平均值優(yōu)選為0.1~100nm的范圍，更優(yōu)選為1 ~70nm的范圍。
為了使III族氮化物化合物半導體的結晶層的結晶性良好，必須適當控 制柱狀結晶的各個晶粒的寬度，具體地說，優(yōu)選為上述范圍。
各柱狀結晶的晶粒的寬度，可通過截面TEM觀察等容易地測定。即， 圖6表示的模式圖中的各柱狀結晶的邊界的間隔為各柱狀結晶的晶粒的寬 度。另外，如由圖5表示的TEM照片也判明的那樣，各柱狀結晶的寬度 并不能精密地規(guī)定，具有某種程度的寬度的分布。因而，各柱狀結晶的晶 粒的寬度，即使脫離上述范圍的結晶有例如幾個百分比左右，也不會影響 本發(fā)明的效果。另外，各柱狀結晶的晶粒的寬度，優(yōu)選有90%以上在上述 范圍內。
結晶的晶粒，如上述那樣優(yōu)選呈大致柱狀的形狀，緩沖層12，優(yōu)選柱 狀的晶粒集合而形成層。
在此，上述的晶粒的寬度，在緩沖層12為柱狀晶粒的集合體時，是指結晶的界面與界面的距離。另一方面，晶粒以島狀分散存在時，結晶的寬 度是指結晶晶粒與基板面接觸的面的最大的部分的對角線長度。
緩沖層12的膜厚優(yōu)選為10 ~ 500nm的范圍，更優(yōu)選為20 ~ 100nm的 范圍。
緩沖層12的膜厚小于lOnm時，如上述那樣的緩沖功能不充分。另外， 以超過500nm的膜厚形成緩沖層12時，盡管作為涂層的功能沒有變化， 但成膜處理時間變長，擔心生產率降低。
另外，關于緩沖層12的層厚，根據上述的截面TEM照片，可容易地 進4亍測定。
緩沖層12優(yōu)選為含有Al的組成，特別優(yōu)選為由A1N形成的構成。
另外，作為構成緩沖層12的材料，只要是由通式AlGaInN表示的III 族氮化物化合物半導體，則可使用任何的材料。進而，也可以為含有作為 V方臭的As、 P的構成。
在使緩沖層12為含有Al的組成時，其中優(yōu)選為GaAlN，此時，Al 的組成優(yōu)選為50%以上。
另外，緩沖層12，通過為由A1N形成的構成，可高效地成為柱狀結晶 集合體，因而更優(yōu)選。
另外，如上述那樣，緩沖層12，可以以除了覆蓋基板11的表面lla 以外還覆蓋側面lib的方式形成。進而，也可以以還覆蓋基板11的背面 llc的方式形成。然而，在采用以往的成膜方法形成緩沖層時，需要進行 最多6次~8次左右的成膜處理，成為長時間的工序。作為這以外的成膜 方法，也可考慮通過將基板不保持而設置于室內，在基板全面上進行成膜 的方法，但在需要加熱基板的場合，擔心裝置變得復雜。
因此，可以考慮例如一邊通過使基板搖動或旋轉運動，而使基板的位 置相對于成膜材料的濺射方向變更， 一邊進行成膜的方法。通過采用這樣 的方法，可通過一次的工序將基板的表面及側面成膜，接著，通過進行向 基板背面的成膜工序，可采用合計兩次的工序覆蓋基板全面。
另外，也可以是成膜材料源為由大面積的發(fā)生源產生的構成，并且，
24通過移動材料的發(fā)生位置，不移動基板就在基板全面進行成膜的方法。作 為這樣的方法，如上述那樣，可列舉出一邊通過使磁鐵搖動或者旋轉運動，
而在靼內移動陰極的磁鐵的位置一邊進行成膜的RF濺射法。另外，在通 過這樣的RF賊射法進行成膜時，也可以為使基板側和陰極側兩者移動的 方法。進而，如果通過將作為材料的發(fā)生源的陰極配置于基板附近，使得 并不以束狀向基板供給發(fā)生的等離子體，而是成為以將基板包入的方式供 給的構成，則基板表面及側面的同時成膜成為可能。 〈半導體層〉
如

圖1所示那樣，本實施方式的疊層半導體10，在基板11上介有上 述那樣的緩沖層12而層疊有半導體層20，所述半導體層20具有由氮化物 系化合物半導體形成的、n型半導體層14、發(fā)光層15和p型半導體層16。
另外，在n型半導體層14中，具有至少采用濺射法成膜的、由III族氮 化物化合物半導體形成的基底層14a和n型接觸層14b，在緩沖層12上， 層疊有基底層14a。
可形成為下述的構成在由m族氮化物化合物半導體形成的基底層
14a上，如上述那樣，層疊圖1所示的疊層半導體10那樣的具有功能性的 結晶層。例如，在形成用于發(fā)光元件的半導體疊層結構時，可層疊摻雜了 Si、 Ge、 Sn等的n型摻雜物的n型導電性層、摻雜了鎂等的p型摻雜物的 p型導電性層等而形成。另外，作為材料，在發(fā)光層等中可使用InGaN, 在覆層等中可使用AlGaN。這樣，通過在基底層14a上進一步形成具有功 能的III族氮化物化合物半導體結晶層，可制作用于發(fā)光二極管、激光二極 管或電子器件等的制作的、具有半導體疊層結構的晶片。 以下，對疊層半導體10進行詳述。
作為氮化物系化合物半導體，已知多個例如由通式 AlxGaYlnzNi-AMA(0^X^1、 OSYSl、 C)^Z^1， J_X+Y+Z=1。符號M表示與 氮(N)不同的第V族元素，0^A<1。)表示的氮化鎵系化合物半導體， 在本發(fā)明中，也可以沒有任何限制地使用包括這些周知的氮化鎵系化合物 半導體在內的、由通式AlxGaYlnzN，—AMA(O^XSl 、 0￡Y^1 、 0^Z^1 ，且X+Y+Z=l。符號M表示與氮(N)不同的第V族元素，0￡A<1。)表示的 氮化鎵系化合物半導體。
氮化鎵系化合物半導體，除了 Al、 Ga及In以外還可含有其他的III族 元素，也可根據需要含有Ge、 Si、 Mg、 Ca、 Zn、 Be、 P、 As及B等的元 素。進而，不限于有意添加的元素，有時也包含依存于成膜條件而必然含 有的雜質、以及原料、反應管材質中含有的微量雜質。
這些氮化鎵系化合物半導體的生長方法沒有特別限定，除了上述濺射 法以外，還可適用MOCVD(金屬有機化學氣相沉積法)、HVPE(氫化物氣 相生長法)、MBE(分子束外延法)等的已知使氮化物半導體生長的全部的 方法。作為優(yōu)選的生長方法，從膜厚控制性、量產性的觀點出發(fā)，是MOCVD 法。在MOCVD法中，作為載氣可以使用氫(H2)或氮(N2),作為III族原料 的Ga源可以使用三甲基鎵(TMG)或三乙基鎵(TEG),作為Al源可以使用 三曱基鋁(TMA)或三乙基鋁(TEA)，作為In源可以使用三曱基銦(TMI)或 三乙基銦(TEI),作為V族原料的氮源，可以使用氨(NH3)、肼(1\2114)等。 另外，作為摻雜物，在n型中作為Si原料可使用曱硅烷(SiBU)或乙硅烷 (Si2H6)，作為Ge原料可使用鍺烷氣(GeBU)、四曱基鍺((CBb)4Ge)、四乙基 鍺((C2Hs)4Ge)等的有機鍺化合物。在MBE法中，元素態(tài)的鍺也可作為摻 雜源使用。在p型中作為Mg原料例如使用雙環(huán)戊二烯基鎂(Cp2Mg)或雙 乙基環(huán)戊二烯基鎂(EtCp2Mg)。
36在本例中，在Si(lll)基板上，作為緩沖層，使用旋轉陰極式的RF 濺射裝置形成AlGaN的柱狀結晶的集合體，在其上，作為基底層，使用與 實施例1相同的裝置形成摻雜Si的AlGaN層，進而在其上形成與實施例2 同樣的發(fā)光元件半導體疊層結構。在這里，緩沖層的Al組成為70%，基 底層的A1組成為15%。另外，濺射時的基板的溫度為500°C，基底層的成 膜溫度為700°C 。其他的成膜條件全部與實施例1相同。
在實施例4中，生長出發(fā)光元件半導體疊層結構后，從反應裝置中取 出晶片，可確認晶片的表面為鏡面。
接著，使用截面TEM法觀察上述晶片。由RF濺射成膜的GaAlN層 (緩沖層)，可確認成為晶粒的寬度為30nm左右的柱狀結晶。另外，緩 沖層覆蓋J41整個面而形成。
接著，將如上述那樣制作的晶片，與實施例2同樣地制成發(fā)光二極管 芯片。在本例中，在半導體疊層結構側和基板側的上下設置了各電極，在 電極間流通正向電流，電流20mA下的正向電壓為2.9V。
另外，通過p側的透光性正極觀察發(fā)光，發(fā)光波長為460nm,發(fā)光輸 出功率顯示10mW。這樣的發(fā)光二極管的發(fā)光特性，對于由制作的晶片的 大致整個面制作的發(fā)光二極管而言，可沒有偏差地得到。
在本例中，在與實施例6同樣的條件下成膜的6jrni的未摻雜的GaN 結晶(基底層14a)上，使用相同的濺射裝置，形成了摻雜Si的n型接觸 層14b。
接著，將試樣導入MOCVD爐中，形成其上的各層，最終制作了如圖
i所示的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件用的具有外延層結構的外延晶 片(疊層半導體io)。
該外延晶片具有下述結構在由具有c面的藍寶石構成的基板11上， 通過與實施例1同樣的生長方法，形成具有柱狀結構的由A1N構成的緩沖 層12后，從基板11側開始順序地層疊了 6pm的由未摻雜的GaN形成 的基底層14a、由具有1 x 1019cm—3的電子濃度的2 H m的由摻雜Si的GaN 構成的n型接觸層14b、具有1 x 1018 11-3的電子濃度的20nm的In(uGa0.9N 型覆層(n型覆層14c)、開始于GaN勢壘層且終止于GaN勢壘層的疊層 結構的、交替地層疊有層厚為16nm的GaN構成的6層的勢壘層15a和層 厚為3nm的未摻雜的111().2Gao.8N構成的5層的阱層15b而成的發(fā)光層(多 量子阱結構)15、具有5nm的由摻雜Mg的Al^Ga^N構成的p型覆層 16a和膜厚200nm的由摻雜Mg的Alo.。2Ga。.98N構成的p型接觸層16b的 p型半導體層16。
由以上的順序，制作了半導體發(fā)光元件用的具有外延層結構的外延晶 片。在這里，由摻雜Mg的Al。.()2Ga。.98N構成的p型接觸層16b，即使不 進行用于將p型載流子活化的退火處理，也顯示出p型特性。
接著，使用如上述那樣的在由藍寶石構成的基板ll上層疊有外延層結 構的外延晶片(參照圖1的疊層半導體IO)，制作作為半導體發(fā)光元件的 一種的發(fā)光二極管(參照圖2及圖3的發(fā)光元件1 )。
首先，對于制作的晶片，通過公知的光刻法在由摻雜Mg的
51Al0.G2GaG.98N構成的p型接觸層16b的表面上，形成由ITO構成的透光性 正極17、和具有在其上從正極表面?zhèn)乳_始順序層疊了 Ti、 Al、 Au的結構 的正極焊盤18。另外，對晶片的一部分實施干蝕刻，露出n型接觸層14b 上的露出區(qū)域14d，在該部分上制作由Ni、 Al、 Ti及Au這4層構成的負 極19。通過這些工序，在晶片上制作了具有如圖2及圖3表示的形狀的各 電極。
對于如上述那樣在p型半導體層及n型半導體層這兩層上形成了電極 的晶片，研削和研磨基板ll的背側，制成鏡狀的面，切斷成350nm見方 的正方形的芯片，各電極朝上地載置于引線框上，通過用金線連接于引線 框，制成了半導體發(fā)光元件。在該半導體發(fā)光元件(發(fā)光二極管)的正極 焊盤18及負極19的電極之間流通正向電流，電流20mA下的正向電壓為 3.0V。另外，通過p側的透光性正極17觀察發(fā)光狀態(tài)，發(fā)光波長為470nm, 發(fā)光輸出功率顯示15mW。這樣的發(fā)光二極管的發(fā)光特性，對于由制作的 晶片的大致整個面制作的發(fā)光二極管而言，可沒有偏差地得到。
另外，在實施例7中，上述成膜處理的全部工序所需的時間為8小時。
在本例中，在由藍寶石構成的基板的c面上，作為緩沖層，使用旋轉 陰極式的RF濺射裝置，并使基板溫度為700 °C，形成A1N的柱狀結晶的 集合體，另外，向室內供給的氣體只為氮，并且使基板溫度為900。C來形 成基底層，除此以外，在與實施例6和實施例7同樣的條件下，通過賊射 形成基底層14a和n型接觸層14b。接著，從反應裝置中取出晶片，可目 一見確認晶片的表面為鏡面。
接著，在上述n型接觸層14b上，采用MOCVD法與實施例7同樣地 形成發(fā)光元件半導體疊層結構。
接著，將如上述那樣制作的晶片，與實施例2同樣地制成發(fā)光二極管 芯片。在電極間流通正向電流，電流20mA下的正向電壓為3,5V。另外， 通過p側的透光性正極觀察發(fā)光，發(fā)光波長為470nm，發(fā)光輸出功率顯示 9mW。這樣的發(fā)光二極管的發(fā)光特性，對于由制作的晶片的大致全面制作的發(fā)光二4 L管而言，可沒有偏差地得到。
但是，在比較例1中，可以確認成膜速度為實施例6的1/3左右的速 度。另外，在比較例l中，成膜處理的全部工序所需要的時間為14小時， 結果與實施例7相比工序時間變長。
在本例中，除了使成膜速度為20nm/秒以外，與實施例6和實施例7 同樣地操作，在緩沖層12上，采用濺射法形成基底層14a和n型接觸層 14b。接著，從反應裝置中取出晶片，晶片的表面白濁，不能成膜形成發(fā)光 元件結構。
[實施例8
在本例中，在ZnO (0001 )基板上，作為緩沖層，使用RF磁控'減射 法形成GaN的柱狀結晶的集合體，在其上，使用與實施例6相同的裝置， 形成由摻雜Ge的AlGaN構成的基底層，在基底層上，形成由摻雜Si的 AlGaN構成的n型接觸層。接著，進而在其上采用與實施例7同樣的方法， 由MOCVD法形成發(fā)光元件半導體疊層結構。在這里，基底層的Al組成 為10%。另外，進行緩沖層的濺射時的基板的溫度為室溫，進行基底層的 成膜時的M的溫度為7S0。C。另外，在本例中，為了嘗試制作525nm附 近的綠色LED，增加發(fā)光層中含有的In的原料流量。
53在實施例8中，生長出發(fā)光元件半導體疊層結構后，從反應裝置中取 出晶片，可確認晶片的表面為鏡面。
將如上述那樣制作的晶片，采用與實施例7同樣的方法制成發(fā)光二極 管芯片，接著，在電極間流通正向電流，電流20mA下的正向電壓為3.0V。 另外，通過p側的透光性正極觀察發(fā)光，發(fā)光波長為525nm，發(fā)光輸出功 率顯示8mW。這樣的發(fā)光二極管的發(fā)光特性，對于由制作的晶片的大致全 面制作的發(fā)光二極管而言，可沒有偏差地得到。
由以上結果可知，本發(fā)明的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件，生產 率優(yōu)異，并具有優(yōu)異的發(fā)光特性。
產業(yè)上的利用可能性
由本發(fā)明得到的in族氮化物化合物半導體發(fā)光元件，具有由具有良好 結晶性的III族氮化物化合物半導體結晶構成的表面層。
因此，可制作具有優(yōu)異的發(fā)光特性的發(fā)光二極管、激光二極管或電子 器件等的半導體元件。
本發(fā)明中表示數(shù)值范圍的"以上"和"以下，，均包括本數(shù)。
5權利要求
1. 一種III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，是包括采用濺射法在基板上形成由含有作為III族元素的Ga的III族氮化物化合物半導體構成的半導體層的工序的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，在將所述基板和濺射靶對向地配置的同時，使所述基板與所述濺射靶的間隔為20～100mm的范圍。
2. —種m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，是包括采用濺射法在基板上形成由含有作為m族元素的Ga的m族氮化物化合物半導體構成的半導體層的工序的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，在形成所述半導體層時，施加于濺射靶的功率通過高頻方式或脈沖DC方式施加。
3. —種III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，是包括采用濺射法在基板上形成由含有作為III族元素的Ga的III族氮化物化合物半導體構成的半導體層的工序的in族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，在形成所述半導體層時，預先使在濺射中使用的室內的真空度為1.0 x l(T3Pa以下之后，向所述室內供給原料。
4. 一種m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，是包括采用賊射法在基板上形成由含有作為in族元素的Ga的m族氮化物化合物半導體構成的半導體層的工序的ni族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，使所述基板和賊射靶的位置關系為面對式。
5. —種m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，是包括采用賊射法在基板上形成由含有作為III族元素的Ga的III族氮化物化合物半導體構成的半導體層的工序的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，在形成所述半導體層時，相對于賊射耙使磁場旋轉或使磁場搖動。
6. 根據權利要求i ~ 5的任一項所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，通過使氮化物原料在反應器內流通的反應性賊射法形成所述半導體層。
7. 根據權利要求6所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，作為所述氮化物原料使用氮。
8. 根據權利要求1 ~ 7的任一項所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，在所述基板與所述半導體層之間形成包含柱狀結晶的緩沖層。
9. 根據權利要求8所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，采用賊射法形成所述緩沖層。
10. 根據權利要求8或9所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，由含有作為m族元素的Ai的m族氮化物化合物形成所述緩沖層。
11. 根據權利要求io所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，由A1N形成所述緩沖層。
12. 根據權利要求8 ~ ii的任一項所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，以覆蓋所述基板的表面的至少卯％以上的方式形成所述緩沖層。
13. 根據權利要求8 ~ 12的任一項所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，構成所述緩沖層的柱狀結晶的寬度為0.1 ~ 100nm的范圍。
14. 根據權利要求8 ~ 13的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述緩沖層的膜厚為10~500nm的范圍。
15. 根據權利要求8 ~ 14的任一項所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，在由A1N形成所述緩沖層的同時，由GaN形成由m族氮化物化合物形成的所述半導體層。
16. 根據權利要求1 ~ 15的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述基板使用藍寶石。
17. —種ra族氮化物化合物半導體發(fā)光元件，其是采用權利要求i~16的任一項所述的制造方法得到的。
18. —種燈，其使用了權利要求17所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件。
19. 一種III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，是包括采用濺射法在M上形成由含有作為III族元素的Ga的III族氮化物化合物半導體構成的半導體層的工序的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，在采用濺射法形成所述半導體層時，使施加于所述基板的偏壓值為0.1W/cm2以上。
20. —種m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，是包括采用濺射法在基板上形成由含有作為m族元素的Ga的m族氮化物化合物半導體構成的半導體層的工序的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，在采用濺射法形成所述半導體層時，使施加于'減射靼的功率為0.1W/cm2 100W/cm2的范圍。
21. 根據權利要求權利要求19或20所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，通過使氮化物原料在反應器內流通的反應性賊射法形成所述半導體層。
22. 根據權利要求21所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，作為所述氮化物原料使用了氮。
23. 根據權利要求19 ~ 22的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，在所述基板與所述半導體層之間形成包含柱狀結晶的緩沖層。
24. 根據權利要求23所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，采用濺射法形成所述緩沖層。
25. 根據權利要求23或24所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，由含有Al的in族氮化物化合物形成所述緩沖層。
26. 根據權利要求25所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，由A1N形成所述緩沖層。
27. 根據權利要求23 ~ 26的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，以覆蓋所述基板的表面的至少90%以上的方式形成所述緩沖層。
28. 根據權利要求23 ~ 27的任一項所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，構成所述緩沖層的柱狀結晶的寬度為0.1~100nm的范圍。
29. 根據權利要求23 ~ 28的任一項所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述緩沖層的膜厚為10~500nm的范圍。
30. 根據權利要求23 ~ 29的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，在由A1N形成所述緩沖層的同時，由GaN形成由III族氮化物化合物形成的所述半導體層。
31. 根據權利要求19~30的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，所述基板使用藍寶石。
32. —種m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件，其是采用權利要求19 的任一項所述的制造方法得到的。
33. —種燈，其使用了權利要求32所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件。
34. —種m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，是包括采用濺射法在基板上形成由含有作為m族元素的Ga的m族氮化物化合物半導體構成的半導體層的工序的in族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，在形成所述半導體層時，向在濺射中使用的室內供給氮和氬從而進行'減射。
35， 一種in族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，是包括采用濺射法在基^i上形成由含有作為m族元素的Ga的m族氮化物化合物半導體構成的半導體層的工序的in族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，在形成所述半導體層時，使在濺射中使用的室內的壓力為10Pa以下。
36. —種III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，是包括采用濺射法在基板上形成由含有作為ni族元素的Ga的ni族氮化物化合物半導法，其特征在于，形成所述半導體層時的所述基板的溫度為400°C~1300 'C的范圍。
37. —種in族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，是包括采用 濺射法在基板上形成由含有作為m族元素的Ga的m族氮化物化合物半導 體構成的半導體層的工序的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，形成所述半導體層時的成膜速度為0.1 10nm/秒的范圍。
38. 根據權利要求34 ~ 37的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā) 光元件的制造方法，其特征在于，在所述基板上，作為所述半導體層，至 少依次層疊n型半導體層、發(fā)光層、p型半導體層的各層而成膜。
39. 根據權利要求34 ~ 38的任一項所述的m族氮化物化合物半導體發(fā) 光元件的制造方法，其特征在于，通過使氮化物原料在反應器內流通的反 應性濺射法形成所述半導體層。
40. 根據權利要求39所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造 方法，其特征在于，作為所述氮化物原料，使用氮。
41. 根據權利要求34 ~ 40的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā) 光元件的制造方法，其特征在于，在所述基板與所述半導體層之間形成包 含柱狀結晶的緩沖層。
42. 根據權利要求41所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，采用濺射法形成所述緩沖層。
43. 根據權利要求41或42所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件 的制造方法，其特征在于，由含有作為III族元素的A1的III族氮化物化合物 形成所述緩沖層。
44. 根據權利要求43所述的m族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造 方法，其特征在于，由A1N形成所述緩沖層。
45. 根據權利要求41 ~ 44的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā) 光元件的制造方法，其特征在于，以覆蓋所述基板的表面的至少90%以上 的方式形成所述緩沖層。
46. 根據權利要求41 ~ 45的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，其特征在于，構成所述緩沖層的柱狀結晶的寬度為0.1 ~ 100nm的范圍。
47. 根據權利要求41 ~ 46的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā) 光元件的制造方法，其特征在于，所述緩沖層的膜厚為10 ~ 500nm的范圍。
48. 根據權利要求41 ~ 47的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā) 光元件的制造方法，其特征在于，在由A1N形成所迷緩沖層的同時，由 GaN形成由III族氮化物化合物形成的所述半導體層。
49. 根據權利要求41 ~ 48的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā) 光元件的制造方法，其特征在于，在所述緩沖層上層疊地形成在所述n型 半導體層中具有的基底層。
50. 根據權利要求49所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造 方法，其特征在于，所述基底層的膜厚為O.lnm以上。
51. 根據權利要求34 ~ 50的任一項所述的III族氮化物化合物半導體發(fā) 光元件的制造方法，其特征在于，所述基板使用藍寶石。
52. —種III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件，其是采用權利要求34~ 51的任一項所述的制造方法得到的。
53. —種燈，其使用了權利要求52所述的m族氮化物化合物半導體發(fā) 光元件。
全文摘要
本發(fā)明提供生產率優(yōu)異并具有優(yōu)異的發(fā)光特性的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法、III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件以及燈。所述的III族氮化物化合物半導體發(fā)光元件的制造方法，是包括在基板(11)上采用濺射法形成由含有作為III族元素的Ga的III族氮化物化合物半導體構成的半導體層的工序的制造方法，在將所述基板(11)和濺射靶對向地配置的同時，使基板(11)與濺射靶的間隔為20～100mm的范圍。另外，在采用濺射法形成半導體層時，施加于基板(11)的偏壓值為0.1W/cm²以上。而且，在形成所述半導體層時，向在濺射中使用的室內供給氮和氬從而進行濺射。
文檔編號C23C14/34GK101506946SQ20078003034
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月15日 優(yōu)先權日2006年8月18日
發(fā)明者三木久幸, 佐佐木保正, 塙健三 申請人:昭和電工株式會社